《工程岩土体稳定分析及加固处理新技术》

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该项目属于“水和矿产资源”、“公共安全”领域。

针对三峡库区滑坡等地质灾害防治、大型水利水电工程建设面临的问题,在多项国家自然科学基金、部委及重大工程科研项目支持下,近20年来,围绕工程岩土体稳定性分析及加固处理等科学技术问题,该项目开展了深入系统的理论分析、技术研发和工程实践工作,解决了系列技术难题,取得了一批原创性成果,形成了一套较完整的理论分析和技术工法体系。

(1)发展了滑坡稳定分析的刚体极限平衡分析方法。引入准超载法概念,将不利荷载分项系数统一为安全系数,建立了改进传递系数法,实现了传统的稳定系数设计和基于荷载分项系数的极限状态设计的统一。该方法已被《湖北省三峡库区滑坡防治地质勘察与治理工程技术规定》指定为滑坡稳定分析的主要方法。提出了考虑力矩平衡的二、三维传递系数法,保证了这一应用最广泛的条分法在特殊工况下的计算精度和分析结果的合理性。研发了滑坡稳定计算分析软件,已被引入国内多家勘察设计单位,并得到广泛应用。

(2)发展了裂隙岩体块体稳定分析方法。针对块体理论和现有其它方法在分析多滑面块体稳定时的不足,提出了分块极限平衡法。针对复杂裂隙网络相交形成的岩体内所有块体识别这一裂隙岩体有关研究的基本科学问题,提出了三维块体切割分析方法,编写的计算程序经过十几年的调试,获得了很好的鲁棒性和强大的工程分析能力。在此基础上,实现了块体系统渐进失稳分析,填补了“块体连锁失稳”分析的技术空白,为可失稳块体的发育特征、锚固深度设计等提供了新的分析工具。开发了功能强大、界面友好的块体理论工程分析软件,并在20余项工程科研中得到应用。

(3)发展了裂隙岩体非连续变形分析(DDA)方法。采用DDA法,实现了渗流-应力耦合分析。基于重力坝坝基、典型滑坡、岩质高边坡等工程实例,分析了DDA法在变形破坏过程模拟中的真实可靠性,论证了DDA法在滑坡启动-失稳全过程、地震、锚固支护等模拟的可行性和有效性。

实际工程分析结果表明:DDA法可以深刻地揭示工程岩土体的变形失稳模式、真实地模拟变形-失稳全过程、合理地获得多种复杂工况作用下岩土体变形和稳定状态。研究成果为DDA法进入工程应用奠定了坚实的基础。

(4)创新了工程岩土体加固设计和处理新技术。分析了现行抗滑桩设计中的不足和可能引起的安全隐患,推导了抗滑桩内力计算通用公式-抗滑桩设计“三段法”,论证了现行“两段法”只是其特解。研发了一种施工速度快、整体刚度大的固结灌浆钻孔桩墙技术,为滑坡抢险提供了新的技术工法。研发了多个技术工法并进行集成,形成了“钢桁架暗撑筒形薄壁基坑快速支护技术”,解决了土质松软、高水位、强透水条件下基坑建设的难题。

研究成果已在三峡库区巴东县、秭归县、兴山县等大量滑坡应急抢险和治理工程的设计施工中得到应用,并且,在彭水、官地、乌东德等大型水电水利工程,矮寨大桥、普立大桥等大型交通工程有关的工程岩土体稳定性评价及加固处理分析中得到应用,为保证人民生命财产安全、保障工程建设顺利实施等作出了贡献,产生了良好的社会和经济效益。

项目共获得授权发明专利6项,实用新型专利5项,软件著作权6项,参编规程规范5部。出版专著10部,发表论文102篇(其中SCI论文25篇、EI论文40篇)。

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